DE102010001951A1 - Reduction of graphene oxide to graphene in high boiling solvents - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von Graphen, umfassend die Schritte des Dispergierens von Graphenoxid in Wasser, um eine Dispersion zu bilden, wobei das Verfahren des Weiteren die Zugabe eines Lösungsmittels zur Dispersion unter Bildung einer Lösung und das Kontrollieren der Temperatur der Lösung umfasst, um Graphen zu bilden.A method for producing graphene, comprising the steps of dispersing graphene oxide in water to form a dispersion, the method further comprising adding a solvent to the dispersion to form a solution and controlling the temperature of the solution to provide graphene form.

Description

Technisches GebietTechnical area

Diese Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Reduktion von Graphenoxid zu Graphen und insbesondere ein Verfahren zur Reduktion von Graphenoxid zu Graphen in hochsiedenden Lösungsmitteln.These This invention relates generally to a process for the reduction of graphene oxide on graphene and, in particular, a process for the reduction of graphene oxide to graphene in high boiling solvents.

Hintergrundbackground

Graphen ist ein in der Entwicklung befindliches Material mit Anwendungspotential in der Elektrotechnik und Werkstoffkunde. Forscher sind stets bemüht, einfachere und effizientere Möglichkeiten zur Erzeugung von Graphen zu finden. Bei einem Verfahren zur Erzeugung von Graphen wird Graphenoxid zu Graphen reduziert. Graphenoxid ist ein Schichtmaterial, das aus der Oxidation von Graphit erhalten wird und in Wasser in Form unabhängiger Schichten dispergierbar ist. Diese Schichten können durch Desoxidation des Graphenoxids zu Graphen reduziert werden. Typisch für diese Graphen-Schichten ist, dass sie bei Eintreten der Reduktion miteinander agglomerieren und so als fester Niederschlag ausfallen. Ein Ziel besteht darin, die einheitliche Dispergierbarkeit dieser Schichten aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten: Agglomerieren oder Verklumpen im Endprodukt sollte weitestgehend minimiert werden.graphs is an under development material with application potential in electrical engineering and materials science. Researchers are always trying to simpler and more efficient ways to To find graph generation. In a method of production graphene reduces graphene oxide to graphene. Graphene oxide is a layered material obtained from the oxidation of graphite and in water in the form of independent layers is dispersible. These layers can be obtained by deoxidizing the Graphenoxoxids are reduced to graphene. Typical for this Graphene layers is that they interact with each other when the reduction occurs agglomerate and thus precipitate as a solid precipitate. A target This is the uniform dispersibility of these layers maintain. In other words, agglomerate or clump in the final product should be minimized as far as possible.

Bei einem chemischen Verfahren zur Desoxidation von Graphenoxid wird Hydrazin verwendet. Lässt man Hydrazin auf eine Graphenoxid-Lösung einwirken, so führt dies typischerweise dazu, dass Graphen-Plättchen aus der Lösung ausfallen. Wie neuere Berichte in der Literatur zeigen, ist es durch sorgfältige Kontrolle des pH und der Hydrazin-Konzentration möglich, die Agglomerationsneigung der Graphen-Schichten bei der Reduktion abzuschwächen. Dieses Verfahren wird dadurch kommerziell unattraktiv, dass der pH sorgfältig einge stellt und das Hydrazin mit Hilfe einer Dialyse abgetrennt werden muss. Zudem ist Hydrazin ein gefährlicher Stoff, der explosiv und hochgiftig ist. Die Verwendung von Hydrazin bei diesem Verfahren bedeutet, dass eine spezielle Handhabung erforderlich ist. Bei Verwendung von Hydrazin neigen die Graphen-Plättchen über längere Zeiträume ebenfalls zu Agglomeration oder Verklumpung. Wünschenswert wäre ein Verfahren zur Herstellung von Graphen ohne gefährliche Chemikalien. Eine Dispersion aus einzelnen Graphen-Schichten, die keine Klumpen enthält, ist erstrebenswerter und ermöglicht die Verwendung des resultierenden Produkts bei Anwendungen wie z. B. durchsichtigen Leitern, Füllstoffen für Verbundmaterialien oder Polymerfolien.at a chemical process for the deoxidation of graphene oxide Hydrazine used. Leaves hydrazine on a graphene oxide solution, this leads typically causing graphene plates to precipitate out of solution. As recent reports in the literature show, it is through careful control the pH and the hydrazine concentration possible, the Agglomerationsneigung to attenuate the graphene layers during reduction. This procedure will This is commercially unattractive that the pH is carefully adjusted and the hydrazine must be separated by means of dialysis. In addition, hydrazine is a dangerous Substance that is explosive and highly toxic. The use of hydrazine In this method means that special handling is required is. When using hydrazine, the graphene platelets also tend for extended periods of time to agglomeration or clumping. It would be desirable to have a process for the production of graphene without hazardous chemicals. A dispersion from individual graphene layers containing no lumps more desirable and possible the use of the resulting product in applications such. As transparent conductors, fillers for composite materials or polymer films.

Die thermische Desoxidation ist ein weiteres Verfahren zur Desoxidation von Graphenoxid-Schichten. Bei diesem Verfahren muss jedoch das Graphenoxid Temperaturen von mehr als 1000°C ausgesetzt werden. Zudem ist dieses Verfahren langsam und erfordert die Verwendung einer Inertgasatmosphäre wie z. B. Argon. Die Erfordernis einer Inertgasatmosphäre und übermäßig hoher Temperaturen macht die Herstellung von Graphen beschwerlicher. Das Produkt der thermischen Zersetzung fällt eher in Form faltiger Schichten als in Form flächiger Schichten an, womit auch die kommerzielle Brauchbarkeit der Schichten eingeschränkt ist.The Thermal deoxidation is another method of deoxidation of graphene oxide layers. However, with this method, the Graphene oxide temperatures of more than 1000 ° C are exposed. In addition is this process slow and requires the use of an inert gas such. Argon. The requirement of an inert gas atmosphere and excessively high temperatures makes the production of graphene more arduous. The product of thermal Decomposition falls rather in the form of wrinkled layers than in the form of flat layers, with which Also, the commercial usefulness of the layers is limited.

KurzbeschreibungSummary

Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens und einer Zusammensetzung ist ein Verfahren zur Herstellung von Graphen, das die Schritte des Dispergierens von Graphenoxid in Wasser unter Bildung einer Dispersion umfasst. Das Verfahren umfasst des Weiteren die Zugabe eines Lösungsmittels zu der Dispersion, um eine Lösung zu bilden, und die Kontrolle der Temperatur der Lösung, um dispergierbares Graphen zu bilden.One embodiment a method and a composition is a method of preparation of graphene containing the steps of dispersing graphene oxide in water to form a dispersion. The procedure further comprises adding a solvent to the dispersion, a solution to form, and control the temperature of the solution to to form dispersible graphene.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Zusammensetzung ist eine Zusammensetzung, die reduzierten graphitischen Kohlenstoff und ein Lösungsmittel umfasst, wobei das Lösungsmittel wenigstens eines aus N-Methylpyrrolidon, Ethylenglycol, Glycerin und Dimethylpyrrolidon ist.One another embodiment the method and the composition is a composition the reduced graphitic carbon and a solvent includes, wherein the solvent at least one of N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, glycerol and dimethylpyrrolidone.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Merkmale der Ausführungsformen des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Zusammensetzung sollen insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt werden. Diese Ausführungsformen lassen sich am besten anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstehen, wobei in diesen mehreren Figuren gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente bezeichnen und wobei:The Features of the embodiments of the present method and composition are set forth with particularity in the appended claims become. These embodiments can be best understood by the following description with the accompanying drawings, wherein in these several Figures the same reference numerals denote the same elements and wherein:

1 ein Fließdiagramm ist, das die Schritte zeigt, die eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Reduktion von Graphenoxid zu Graphen umfasst; 1 Figure 3 is a flow chart showing the steps involved in a first embodiment of a method of reducing graphene oxide to graphene;

2 ein Fließdiagramm ist, das die Schritte zeigt, die eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Reduktion von Graphenoxid zu Graphen umfasst. 2 Figure 5 is a flow chart showing the steps involved in a second embodiment of a method for reducing graphene oxide to graphene.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

Ausführungsbeispiele des vorliegenden Verfahrens und der Zusammensetzung sind eine Beschreibung der Reduktion von Graphenoxid zu Graphen in hochsiedenden Lösungsmitteln.Embodiments of the present method and composition are a description of the reduction of graphene oxide to Gra phen in high-boiling solvents.

Wie der Durchschnittsfachmann ohne Weiteres versteht, zerfällt Graphenoxid beim Erhitzen auf Temperaturen um 200°C zu Graphen. Beim Zerfall von Graphenoxid zu Graphen ist es allerdings wünschenswert, das Graphen in Form einer Dispersion zu halten, so dass es leichter in kommerziellen Produkten verwendet werden kann. Eine Möglichkeit der Reduktion von Graphenoxid zu Graphen besteht in der Desoxidation von Graphenoxid.As one of ordinary skill in the art will readily understand that graphene oxide will decompose when heated to temperatures around 200 ° C to graphene. At the decay of Graphene oxide to graphene, however, it is desirable to form the graphene to keep a dispersion, making it easier in commercial Products can be used. A possibility of reduction of Graphene oxide to graphene consists in the deoxidation of graphene oxide.

Graphenoxid fällt typischerweise in Form von wasserdispergierbaren Schichten an. Das Graphenoxid kann zu Graphen reduziert werden, indem die Graphenoxid-Schichten desoxidiert werden, um Graphen-Schichten zu erhalten. Bei der Reduktion von Graphenoxid zu Graphen neigen die Graphen-Plättchen zur Verklumpung oder Agglomeration. Wie bereits erwähnt, ist es wünschenswert, das Graphenoxid bei der Reduktion des Graphenoxids zu Graphen in Form einer Dispersion zu halten.graphene typically falls in the form of water-dispersible layers. The graphene oxide can be reduced to graphene by the graphene oxide layers deoxidized to obtain graphene layers. In the reduction from graphene oxide to graphene, the graphene sheets tend to clump or Agglomeration. As already mentioned, it is desirable the graphene oxide in the reduction of graphene oxide to graphene in To hold form of a dispersion.

Bei einem Verfahren, das zur Erzeugung von dispergierbaren Graphen-Schichten führen kann, wird Graphenoxid in Wasser dispergiert, um eine Dispersion einzelner Graphenoxid-Schichten zu ergeben, und anschließend wird die Dispersion mit einem hochsiedenden Lösungsmittel versetzt, um eine Lösung zu bilden. Das hochsiedende Lösungsmittel kann ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von etwa 200°C oder höher sein. Da das Lösungsmittel einen hohen Siedepunkt hat, kann die Lösung ohne Abdampfen des Lösungsmittels während der Desoxidation des Graphenoxids auf etwa 200°C erhitzt werden, so dass schließlich das dispergierbare Graphen erhalten wird. Eine ausführlichere Beschreibung dieser Methode folgt.at a method used to produce dispersible graphene layers to lead Graphene oxide is dispersed in water to form a dispersion to give individual graphene oxide layers, and then the dispersion with a high-boiling solvent added to a solution to build. The high-boiling solvent can a solvent with a boiling point of about 200 ° C or higher be. As the solvent has a high boiling point, the solution may be without evaporation of the solvent while The deoxidation of the graphene oxide are heated to about 200 ° C, so that finally the dispersible graphene is obtained. A more detailed description of this Method follows.

In 1 ist ein Fließdiagramm dargestellt, das eine erste Ausführungsform 100 eines Verfahrens zur Reduktion von Graphenoxid zu Graphen zeigt. In Schritt 110 wird eine Dispersion erzeugt. Die Dispersion kann Graphenoxid umfassen, das durch Beschallung in Wasser dispergiert wird. Das Beschallen wie hierin beschrieben kann das Herbeiführen einer Hohlraumbildung durch Anwendung von Ultraschall umfassen, mit dem Zweck, eine Dispersion zu erzielen. Das Graphenoxid kann in Form wasserdispergierbarer Schichten vorliegen. Das Dispergieren des Graphenoxids durch Beschallung kann zu einer Dispersi on führen, die aus einzelnen Graphenoxid-Plättchen besteht. Die einzelnen Graphenoxid-Plättchen können eine stabilere Dispersion bilden. Aus einer stabilen Graphenoxid-Dispersion kann sich leichter eine Graphen-Dispersion bilden. Das Verhältnis von Wasser zu Graphenoxid in der Dispersion kann etwa ein Milligramm Graphenoxid zu etwa einem Milliliter Wasser betragen.In 1 FIG. 10 is a flowchart showing a first embodiment. FIG 100 of a process for the reduction of graphene oxide to graphene. In step 110 a dispersion is generated. The dispersion may comprise graphene oxide which is dispersed by sonication in water. Sonication as described herein may involve inducing cavitation by application of ultrasound for the purpose of achieving dispersion. The graphene oxide may be in the form of water-dispersible layers. The dispersion of the graphene oxide by sonication may lead to a dispersion which consists of individual graphene oxide platelets. The individual graphene oxide platelets can form a more stable dispersion. A stable graphene oxide dispersion makes it easier to form a graphene dispersion. The ratio of water to graphene oxide in the dispersion may be about one milligram of graphene oxide to about one milliliter of water.

Die Dispersion 120 kann mit einem Lösungsmittel versetzt werden, um eine Lösung zu bilden. Das Lösungsmittel kann ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel sein wie zum Beispiel N-Methylpyrrolidon, Ethylenglycol, Glycerin, Dimethylpyrrolidon, Aceton, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Dimethylformamid, ein Amin oder ein Alkohol. Die Menge des Lösungsmittels, die der Dispersion zugesetzt wird, kann etwa der Menge der Dispersion entsprechen. Besteht also die Dispersion aus einem Milliliter Wasser und einem Milligramm Graphenoxid, so kann die Dispersion mit einem Volumen oder einer Menge Lösungsmittel versetzt werden, die etwa einem Milliliter Wasser und einem Milligramm Graphenoxid entspricht. Die Lösung kann nun eine Mischung mit einem Wert umfassen, der etwa zur Hälfte Graphenoxid/Wasser-Dispersion und zur Hälfte hochsiedendes Lösungsmittel ist.The dispersion 120 may be mixed with a solvent to form a solution. The solvent may be a water-miscible solvent such as N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, glycerol, dimethylpyrrolidone, acetone, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethylformamide, an amine or an alcohol. The amount of solvent added to the dispersion may be about the same as the amount of the dispersion. Thus, if the dispersion consists of one milliliter of water and one milligram of graphene oxide, then the dispersion may be mixed with a volume or amount of solvent corresponding to about one milliliter of water and one milligram of graphene oxide. The solution may now comprise a mixture having a value of about half graphene oxide / water dispersion and one half high boiling solvent.

Die Lösung kann allmählich auf etwa 200°C erhitzt werden (130). In einigen Ausführungsformen kann die Lösung in einem Autoklaven oder in einer Hochdruckkammer erhitzt werden. Wie der Durchschnittsfachmann ohne Weiteres versteht, kann durch Erhitzen der Lösung in einer unter Druck stehenden Umgebung der Siedepunkt der Lösung mit dem Lösungsmittel erhöht werden. So kann der Siedepunkt der Lösung 200°C erreichen oder übersteigen. Wird die Lösung in einer unter Druck stehenden Umgebung erhitzt, so kann ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt geringfügig unter 200°C verwendet werden.The solution can be gradually heated to about 200 ° C ( 130 ). In some embodiments, the solution may be heated in an autoclave or in a high pressure chamber. As one of ordinary skill in the art readily understands, heating the solution in a pressurized environment may increase the boiling point of the solution with the solvent. Thus, the boiling point of the solution can reach or exceed 200 ° C. When the solution is heated in a pressurized environment, a solvent having a boiling point slightly below 200 ° C may be used.

Beim Erhitzen der Lösung kann die Lösung gerührt werden. Mit dem Erhitzen der Lösung kann das Wasser durch Verdampfung aus der Lösung entfernt werden. Erwartungsgemäß steigt die Temperatur der Lösung mit dem Ab ziehen des Wassers. Mit steigender Temperatur desoxidiert das Graphenoxid. Wenn die Temperatur der Lösung etwa 200°C erreicht, kann sich eine Reduktion ausbilden. Mit dem Erhitzen der Lösung kann die Oberfläche des Graphenoxids funktionalisiert werden, was dazu führen kann, dass die Plättchen im Endprodukt weniger verklumpen. In einer Ausführungsform kann die Temperatur eine Zeit lang bei etwa 200°C gehalten werden (140), um die Funktionalisierung der Reduktion zu unterstützen. In einigen Ausführungsformen kann es sein, dass die Temperatur nur eine Stunde gehalten wird. In anderen Ausführungsformen kann die Temperatur über eine so lange Zeit wie vierundzwanzig Stunden gehalten werden. In weiteren Ausführungsformen kann es ein, dass die Temperatur der Lösung nur einen Moment lang gehalten wird, sobald die Temperatur etwa 200°C erreicht, um eine Reduktion auszubilden.Upon heating the solution, the solution can be stirred. With the heating of the solution, the water can be removed by evaporation from the solution. As expected, the temperature of the solution increases with the pull of the water. As the temperature increases, the graphene oxide is deoxidized. When the temperature of the solution reaches about 200 ° C, a reduction may form. Upon heating the solution, the surface of the graphene oxide can be functionalized, which may cause the platelets in the final product to clump less. In one embodiment, the temperature may be maintained at about 200 ° C for a period of time ( 140 ) to support the functionalization of the reduction. In some embodiments, the temperature may be held for only one hour. In other embodiments, the temperature may be maintained for as long as twenty-four hours. In other embodiments, the temperature of the solution may be held for only a moment when the temperature reaches about 200 ° C to form a reduction.

Zum Abkühlenlassen kann die Heizung vom Reduktionsansatz entfernt werden. Da der Reduktionsansatz immer noch Lösungsmittel enthalten kann, kann der Reduktionsansatz gereinigt werden, um so viel des verbliebenen Lösungsmittels wie möglich zu entfernen (150). Die Reinigung des Reduktionsansatzes kann das Filtrieren des Reduktionsansatzes umfassen. Der Reduktionsansatz kann auch erneut in Aceton dispergiert und im Rahmen des Reinigungsprozesses zentrifugiert werden. Das Endergebnis des Reinigungsprozesses kann ein Feststoff sein. Der Feststoff kann Graphen sein, das Spurenmengen des Lösungsmittels enthält.For cooling, the heater can be removed from the reduction batch. Since the reduction approach still contain solvents If desired, the reduction batch can be purified to remove as much of the remaining solvent as possible ( 150 ). The purification of the reduction batch may comprise filtering the reduction batch. The reduction batch can also be redispersed in acetone and centrifuged as part of the purification process. The final result of the cleaning process can be a solid. The solid may be graphene containing trace amounts of the solvent.

In 2 ist ein Fließdiagramm dargestellt, das eine zweite Ausführungsform 200 des Verfahrens zur Reduktion von Graphenoxid zu Graphen zeigt. In Schritt 210 des Verfahrens wird eine Dispersion erzeugt. Die Dispersion kann wasserdispergierbare Graphenoxid-Schichten umfassen, die durch Beschallen in Wasser dispergiert sind. Das Verhältnis von Wasser zu Graphenoxid kann etwa zwei Milligramm Graphenoxid zu etwa einem Milliliter Wasser betragen.In 2 FIG. 4 is a flowchart showing a second embodiment. FIG 200 of the process for the reduction of graphene oxide to graphene. In step 210 the process produces a dispersion. The dispersion may comprise water-dispersible graphene oxide layers which are dispersed in water by sonication. The ratio of water to graphene oxide may be about two milligrams of graphene oxide to about one milliliter of water.

Die Dispersion 220 kann mit einem Lösungsmittel versetzt werden, um eine Lösung zu bilden. Das Lösungsmittel kann ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel sein wie zum Beispiel N-Methylpyrrolidon, Ethylenglycol, Glycerin, Dimethylpyrrolidon, Aceton, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Dimethylformamid, ein Amin oder ein Alkohol. Die Menge des Lösungsmittels, die der Dispersion zugesetzt wird, kann etwa der Hälfte der Menge der Dispersion entsprechen. Besteht also die Dispersion aus etwa zwei Milligramm Graphenoxid und etwa einem Milliliter Wasser, so kann die Menge des Lösungsmittels, die der Dispersion zugesetzt wird, etwa die Hälfte des Volumens oder der Menge von etwa zwei Milligramm Graphen und etwa einem Milligramm Wasser betragen.The dispersion 220 may be mixed with a solvent to form a solution. The solvent may be a water-miscible solvent such as N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, glycerol, dimethylpyrrolidone, acetone, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethylformamide, an amine or an alcohol. The amount of solvent added to the dispersion may be about half the amount of the dispersion. Thus, if the dispersion consists of about two milligrams of graphene oxide and about one milliliter of water, the amount of solvent added to the dispersion may be about one-half the volume or amount of about two milligrams of graphene and about one milligram of water.

Die Lösung kann allmählich erhitzt werden (230). In einigen Ausführungsformen kann die Lösung in einem Autoklaven oder in einer Hochdruckkammer erhitzt werden. Wie der Durchschnittsfachmann ohne Weiteres versteht, kann sich durch Erhitzen der Lösung in einer unter Druck stehenden Umgebung der Siedepunkt der Lösung mit dem Lösungsmittel erhöhen. So kann der Siedepunkt der Lösung 200°C erreichen oder übersteigen. Wird die Lösung in einer unter Druck stehenden Umgebung erhitzt, so kann ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt geringfügig unter 200°C verwendet werden.The solution can be heated gradually ( 230 ). In some embodiments, the solution may be heated in an autoclave or in a high pressure chamber. As one of ordinary skill in the art readily understands, heating the solution in a pressurized environment may increase the boiling point of the solution with the solvent. Thus, the boiling point of the solution can reach or exceed 200 ° C. When the solution is heated in a pressurized environment, a solvent having a boiling point slightly below 200 ° C may be used.

Beim Erhitzen der Lösung kann die Lösung gerührt werden. Mit dem Erhitzen und Rühren der Lösung kann das Wasser aus der Lösung verdampfen. So wie das Wasser aus der Lösung verdampft, kann eine Menge Lösungsmittel der Dispersion zugesetzt werden, die etwa der Menge des verdampften Wassers entspricht. Die Schritte des allmählichen Erhitzens der Lösung, des Rührens der Lösung und der Zugabe von Lösungsmittel zur Ersetzung des verdampften Wassers können fortgesetzt werden, bis die Temperatur der Lösung etwa 200°C erreicht. Wenn die Temperatur etwa 200°C erreicht, kann sich eine Reduktion ausbilden. Mit dem Erhitzen der Lösung kann die Oberfläche des Graphenoxids funktionalisiert werden, was dazu führen kann, dass die Plättchen im Endprodukt weniger verklumpen. In einer Ausführungsform kann die Temperatur eine Zeit lang bei 200°C gehalten werden, um die Funktionalisierung der Reduktion zu unterstützen. In einigen Ausführungsformen kann es sein, dass die Temperatur nur eine Stunde gehalten wird. In anderen Ausführungsformen kann die Temperatur über eine so lange Zeit wie vierundzwanzig Stunden gehalten werden. In weiteren Ausführungsformen kann es ein, dass die Temperatur der Lösung nur einen Moment lang gehalten wird, sobald die Temperatur etwa 200°C erreicht, um eine Reduktion auszubilden.At the Heating the solution The solution can be stirred. With heating and stirring the solution can the water from the solution evaporate. Just as the water evaporates from the solution, a lot can happen solvent be added to the dispersion, which is about the amount of evaporated Water corresponds. The steps of gradually heating the solution, the stirring the solution and the addition of solvent to replace the evaporated water can continue until the Temperature of the solution about 200 ° C reached. When the temperature reaches about 200 ° C, there may be a reduction form. By heating the solution, the surface of the Graphenoxoxid be functionalized, which may cause the platelets in the Less clumped end product. In one embodiment, the temperature for a while at 200 ° C held to support the functionalization of the reduction. In some embodiments It may be that the temperature is kept for only one hour. In other embodiments can the temperature over to be held for as long as twenty-four hours. In further embodiments It may be that the temperature of the solution is only a moment is held, as soon as the temperature reaches about 200 ° C to a reduction train.

Zum Abkühlenlassen kann die Heizung vom Reduktionsansatz entfernt werden. Der gekühlte Reduktionsansatz kann gereinigt werden (260). Die Reinigung des Reduktionsansatzes kann das Filtrieren des Reduktionsansatzes umfassen, um das im Reduktionsansatz verbliebene Lösungsmittel zu entfernen. Der Reduktionsansatz kann in Aceton redispergiert und zentrifugiert werden, um einen Feststoff zu gewinnen. Der Feststoff kann Graphen sein, das Spurenmengen des Lösungsmittels enthält.For cooling, the heater can be removed from the reduction batch. The cooled reduction batch can be purified ( 260 ). The purification of the reduction batch may comprise filtering the reduction batch to remove the solvent remaining in the reduction batch. The reduction batch can be redispersed in acetone and centrifuged to recover a solid. The solid may be graphene containing trace amounts of the solvent.

Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Zusammensetzung sind nicht auf die speziellen Einzelheiten der gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, und es sind auch andere Abwandlungen und Anwendungen denkbar. Es können bestimmte weitere Abänderungen an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang des hier vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Zusammensetzung abzuweichen. Der Gegenstand der obigen Darstellung soll daher als erläuternd und nicht in einschränkendem Sinne aufgefasst werden.The present methods and composition are not limited to the specific details of the embodiments shown, and There are also other modifications and applications conceivable. There may be certain others amendments made on the embodiments described above without departing from the spirit and scope of the present process and the present composition. The object The above illustration is therefore intended to be illustrative and not restrictive Senses are understood.

Claims (21)

Verfahren zur Herstellung von Graphen, umfassend die Schritte: Dispergieren von Graphenoxid in Wasser, um eine Dispersion zu bilden; Zugeben eines Lösungsmittels zu der Dispersion, um eine Lösung zu bilden; und Kontrollieren der Temperatur der Lösung, um Graphen zu bilden.Process for producing graphene, comprising the steps: Dispersing graphene oxide in water to form a dispersion to build; Add a solvent to the dispersion, to a solution to build; and Check the temperature of the solution to To form graphene. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dispergieren des Graphenoxids in Wasser des Weiteren das Dispergieren des Graphenoxids in Wasser durch Beschallung umfasst.The method of claim 1, wherein the dispersing of the graphene oxide in water further dispersing the graphene oxide in water by sonication. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dispersion ein Verhältnis von etwa einem Milligramm Graphenoxid zu etwa einem Milliliter Wasser umfasst.The method of claim 1, wherein the Disper a ratio of about one milligram of graphene oxide to about one milliliter of water. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel ist.The method of claim 1, wherein the solvent a water-miscible solvent is. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das mit Wasser mischbare Lösungsmittel wenigstens eines aus N-Methylpyrrolidon, Ethylenglycol, Glycerin, Dimethylpyrrolidon, Aceton, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Dimethylformamid, einem Amin und einem Alkohol ist.The method of claim 4, wherein the water-miscible solvent at least one of N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, glycerol, Dimethylpyrrolidone, acetone, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethylformamide, an amine and an alcohol. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zugabe des Lösungsmittels zur Dispersion des Weiteren die Zugabe einer Menge Lösungsmittel umfasst, die etwa der Menge der Dispersion entspricht.The method of claim 1, wherein the addition of the solvent for dispersion, further adding an amount of solvent includes, which corresponds approximately to the amount of the dispersion. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kontrollieren der Temperatur der Lösung des Weiteren das Erhitzen der Lösung auf etwa 200°C umfasst, um eine Reduktion auszubilden.The method of claim 1, wherein said controlling the temperature of the solution further heating the solution at about 200 ° C includes to form a reduction. Verfahren nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend den Schritt des Rührens der Lösung während die Lösung erhitzt wird.The method of claim 7, further comprising the step of stirring the solution while the solution is heated. Verfahren nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend den Schritt des Haltens der Temperatur der Lösung bei etwa 200°C.The method of claim 7, further comprising the step of maintaining the temperature of the solution at about 200 ° C. Verfahren nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend das Halten der Temperatur der Lösung, sobald das Wasser aus der Lösung verdampft ist.The method of claim 7, further comprising keeping the temperature of the solution as soon as possible the water from the solution has evaporated. Verfahren nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend das Erhitzen der Lösung in wenigstens einem aus Autoklav und Hochdruckkammer.The method of claim 7, further comprising heating the solution in at least one of autoclave and high pressure chamber. Verfahren nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend das Reinigen des Reduktionsansatzes.The method of claim 7, further comprising cleaning the reduction batch. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Reinigen des Reduktionsansatzes des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Dispergieren des Reduktionsansatzes in Aceton, um einen dispergierten Reduktionsansatz zu bilden; Zentrifugieren des dispergierten Reduktionsansatzes; und Filtrieren des dispergierten Reduktionsansatzes in Aceton.The method of claim 12, wherein cleaning the The reduction approach further comprises the following steps: dispersing of the reduction batch in acetone to form a dispersed reduction batch to build; Centrifuging the dispersed reduction batch; and Filter the dispersed reduction batch in acetone. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Graphenoxid durch Beschallen in Wasser dispergiert wird und die Dispersion ein Verhältnis von etwa zwei Milligramm Graphenoxid zu etwa einem Milliliter Wasser umfasst.The method of claim 1, wherein the graphene oxide is dispersed by sonication in water and the dispersion relationship from about two milligrams of graphene oxide to about one milliliter of water includes. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Lösungsmittel ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel ist, das wenigstens eines aus N-Methylpyrrolidon, Ethylenglycol, Glycerin, Dimethylpyrrolidon, Aceton, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Dimethylformamid, einem Amin und einem Alkohol ist. The method of claim 14, wherein the solvent a water-miscible solvent is at least one of N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, Glycerol, dimethylpyrrolidone, acetone, tetrahydrofuran, acetonitrile, Dimethylformamide, an amine and an alcohol. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Zugabe des Lösungsmittels zur Dispersion des Weiteren die Zugabe einer Menge Lösungsmittel umfasst, die etwa der Hälfte der Menge der Dispersion entspricht.The method of claim 14, wherein the addition of the solvent for dispersion, further adding an amount of solvent that covers about half the amount of dispersion corresponds. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Kontrollieren der Temperatur der Lösung des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Erhitzen der Lösung auf etwa 200°C; diskontinuierliches Zugeben des Lösungsmittels zur Lösung so wie das Wasser abdampft, so dass die Menge des zugesetzten Lösungsmittels etwa der Menge des abgedampften Wassers entspricht; Rühren der Lösung; und Halten der Temperatur der Lösung, um eine Reduktion auszubilden, sobald alles Wasser verdampft ist.The method of claim 14, wherein said controlling the temperature of the solution further comprises the following steps: Heating the solution up about 200 ° C; discontinuous Add the solvent to the solution as the water evaporates, so the amount of added solvent corresponds approximately to the amount of evaporated water; Stirring the Solution; and Holding the temperature of the solution to form a reduction, once all the water has evaporated. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Kontrollieren der Temperatur der Lösung des Weiteren das Erhitzen der Lösung in einem Autoklaven oder einer Hochdruckkammer umfasst.The method of claim 17, wherein controlling the temperature of the solution further heating the solution in an autoclave or a high pressure chamber. Verfahren nach Anspruch 18, des Weiteren umfassend das Reinigen des Reduktionsansatzes.The method of claim 18, further comprising cleaning the reduction batch. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Reinigen des Reduktionsansatzes des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Dispergieren des Reduktionsansatzes in Aceton, um einen dispergierten Reduktionsansatz zu bilden; Zentrifugieren des dispergierten Reduktionsansatzes; und Filtrieren des dispergierten Reduktionsansatzes in Aceton.The method of claim 19, wherein the cleaning of the The reduction approach further comprises the following steps: dispersing of the reduction batch in acetone to form a dispersed reduction batch to build; Centrifuging the dispersed reduction batch; and Filter the dispersed reduction batch in acetone. Graphen-Zusammensetzung, umfassend reduzierten graphitischen Kohlenstoff und ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel, wobei das mit Wasser mischbare Lösungsmittel wenigstens eines aus N-Methylpyrrolidon, E thylenglycol, Glycerin, Dimethylpyrrolidon, Aceton, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Dimethylformamid, einem Amin und einem Alkohol ist.Graphene composition comprising reduced graphitic Carbon and a water-miscible solvent, the with Water-miscible solvents at least one of N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, glycerol, Dimethylpyrrolidone, acetone, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethylformamide, an amine and an alcohol.
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